铝酸盐水泥水化机理Word格式.docx
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07
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653
—
美国
电炉熔融法
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3678
49
5—6
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眦苏联
36T2
36~骐
4~8
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4-8
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法国
电用熔融法
3~2
3679
3~6
87。
4~6
2
0.1-0.Z
英国
反射炉榴融法
38〜40
4〜5
8-10
5〜7
〜]
15）.1
德国
高炉爆融法
*48
4g43
~0.1
0.3〜1
1-2
1~1.□
0.3—0.4
匈牙利
烧结法
40--15
37〜40
4〜6
12-16
0.57.5
波兰
高炉摇融法
38.52
34,56
15.82
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1
8,5S
0.59
0,89
・一
捷克
制砖窑烧结法
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b〜7
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。
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南斯拉夫］
反射炉需融法
38-40
35-40
6〜8
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7）.1
印度1
犀融法
37.113
18.2
2.1
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叉射炉熔融法
6〜38
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d〜5[
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4-51
＜町
〜】1
二，高铝酸水泥中另外的成分及作用
1,氧化铝
氧化铝过低，熟料中易出现Ci2A7,使水泥快凝，强度下降；
氧化铝过高，CA过多，亦使水泥早期强度降低。
2,氧化钙
氧化钙含量过高，熟料中易出现C12A7,使水泥快凝；
氧化钙过低，大量形成GA,使水泥早期强度降低。
3,二氧化硅
适量二氧化硅（4%〜5%能促进生料更均匀地烧结，加速熟料形成。
但二氧化硅增加，QAS含量相应增加，水泥的早期性能降低。
一般认为，
熟料中二氧化硅含量不超过10%
4,氧化铁
少量氧化铁能使熟料易于烧结，但超过4%寸熟料容易产生夹馅现象，
即表面正常，但内部生烧，使水泥的凝结变快，强度降低。
5,氧化镁
氧化镁常以碳酸镁形式存在于石灰石中，少量氧化镁（1%〜2%能加
速熟料生成，降低高铝熔融物的粘度和熔融温度。
但随氧化镁增多，镁铝尖晶石亦相应增加，MA^具有胶黏性，在生产中氧化镁含量应少于2%
四，高铝水泥的水化及硬化
高铝水泥的主要矿物为CA由于CA结构中Ca、Al的配位极不规则，水化极快，因此，其水化产物与温度关系极大。
一般认为：
当温度为15〜20c时：
CA+10+CAH0
当温度为20〜30c时：
（2m+nCA+10n+1imHHnCAHo+mCAH8+mAH
mVn之比随温度提高而增加。
当温度>
30C时：
3CA+12+C3AH6+2AH3
CA2的水化与CA相同：
当温度为15〜20c时：
2CA+26H^2CAH0+2AH3
温度为20〜30c时：
2CA2+17HRQAH8+3AH3
温度>
30C时：
3CA2+21HHC3AH+5AH
C12A7的水化比CA还快，水化反应如下：
温度<
5C时：
C12A7+66HH4CAH0+3QAH+2CH
20C时：
Ci2A7+51HH6C2AH8+AH3
20C时：
Ci2A7+33HH4C3AH6+3AH3
QAS水化极为缓慢。
高铝水泥的硬化过程，与硅酸盐水泥基本相同。
CAHo、C2AH都属于六方晶系，所形成的片状与针状晶体相互交叉搭接，形成坚固的骨架结构，氢氧化铝凝胶填充期间，且结合水量大，因此空隙率低，结构致密，使水泥获得较高的机械强度。
五，高铝水泥的养护
我国GB201-81规定，高铝水泥划分为四个标号，既425、525、625
和725四种型号。
高铝水泥的最大特点是强度发展非常迅速，24h内几乎
可以达到最高强度的80%另外，在低温下（5~10C）也能很好硬化。
但其强度发展与养护温度，水灰比的关系很大，水化产物的晶型转变还将导致强度倒缩。
表％3高铝水泥的强度指标.
水泥标号
抗压强度（MPa）
抗折强度（MPa）.
IId
13d
1M
3d
425
35.3
42.5
13.9
4.4
525
45.1（
52.5
4.9
5.4
625
54.9
62.5
19
6.4
725
6447
72.5
&
9!
7.4
・28d强度不得低于3d强度指标.
1,养护温度及水灰比对强度的影响水化产物为CAH0.
通过计算，体积减缩15.7%;
临界水灰比（完全水化所需水灰比）为1.14.
CA在50C下的水化产物为CAH6和A伸.
体积减缩25.3%;
临界水灰比为0.456,下图为高铝水泥浆体的孔隙率和抗压强度与水灰比及养护温度的关系。
0.2
640.6
水灰比
58
宗）部底M70E0504030201O
5高铝水泥波体的孔隙率和抗压强度与水灰比的关系
曲线养护条件
A70C.7d
C7QC.7d
E7OC.7d
B10t\7d
n10C,7d
F10C^7d
水化物
C3AHs+AH3
CbAH^+AH3
GA%卜AJ
CAHio
CA—g
抗压强度实测孔竦率计算的孔隙率
抗压强度
实测孔隙率计算的孔隙率
下表为高铝水泥混凝土在不同水灰比、不同温度下养护时的孔隙率和
抗压强度的数据。
袤9-4高制水泥混凝土的孔隙率一和抗压强度P
养护温度（七）
息水灰比
10
2G
30
SO
7。
90
C
P
£
€P
E
€
1.0
17.4
23
19.0
18.5
13.5
20
5.5
22.6
2Z9
2一
Q.67
13.4
6比5
13.8
55
15.0
50
15.7
24
1841
g
18.0
7
550
11.6
70
11.7
72
12.0
67.5
12*4
32
13.5
22
15.3
29.5
0.40
9.6
81.5
9.8।
77
10.8
78
12,C
55.5
1L4
34.5
14.0
0,33
9.7
91
8
90I
1L5
88
JL4i
68
12-0
46.S
12.5
①抗压强度单位tMPa：
孔隙室
②养护时间为2d.
下图为不同温度水养护时对高铝水泥混凝土强度的影响O
（誓68.9X）艇期明馆
图9-6养护温度对1，2：
4高铝水泥混凝土强度影响
由表9-4、图9-5、图9-6可知，当养护温度大于30度时，强度剧烈
下降，因此，高铝水泥的使用温度不得超过30C,更不宜采用蒸汽养护。
降低水灰比，可使混凝土强度的下降幅度下降。
图9-7为不同养护温度对强度影响图
图9・7最初24h在16c养护后■养护温度对】工2；
4高铝水泥混凝土的影响
皋2gx）国祭出料
六，改善强度倒缩的措施
通过一些适当的措施可以改善和缓解高铝水泥长期强度下降的现象。
①降低养护和使用温度养护温度和式样环境温度较高会使高铝
水泥混凝土强度显著降低。
在常温（25〜30C）水中养护，多年后强度也有一定下降，而在冷湖水中（＜15C）,长期强度下降很少甚至不降低，如下表表示：
表9-6富铝水泥混凝土的长期强度
序号
7d
（初始镰度）
1年
5年
20年
25〜30C
水中
冷湖水中<
150
125〜30c水中
冷湖水中
15C
25〜33。
「冷湖水中
16.2
43.1
5L2
5X5
61,6
48.0
一5比1
$8.8
56.3
56.6
47.4
i5&
9
41.1|
②降低水灰比适度降低混凝土水灰比可使长期强度下降幅度变
小。
③掺加适量的石灰石或矿渣等加入石灰石时，会形成正常的铝酸
钙水化物和碳铝酸钙水化物，随水化不断进行，孔隙率逐渐降低，28d最
大孔径从500Hm降低到几十微米，开孔逐渐消失，对混凝土性能有利。
含矿渣的高铝水泥中氯酸钙在潮湿环境中水化生成钙黄长石（OASH8）,
若在高于室温的环境中水化，数月后QASH!
将成为水泥水化的主要成分。
纯高铝水泥混凝土7天后强度倒缩，而掺矿渣的水泥在两种水灰比（0.56,0.45）下的强度均随龄期而增长。
因而掺矿渣的混合高铝水泥克
服了一般高铝水泥的耐久性问题。
材料
养护条件
抗压强
S.（MPa）
8d
28d
.90d
18cd
高铭水泥
去离子水
108
109
6s
溶液
75
41
29
27
MsSO.溶液
73
106
102
89
商铝水泥工旷液=1；
1
去南手水
44
613
62
N^SO4溶液
401
421
52
35
MkSO,醇液
48j
58
61
66
表9-7
「3砂浆立方体的抗压强
*水茨比为
七，高铝水泥的性能
①耐蚀性
高铝水泥具有很好的抗硫酸盐及抗海水腐蚀性能。
这是因为高铝水泥的主要矿物是低碱性氯酸钙，水化时不析出游离氢氧化钙；
水泥石液相
碱度低，从而增加了钙矶石的溶解度，使其能均匀分布在混凝土孔隙中另外，水泥水化生成铝胶，使水泥石结构致密，抗渗透性好。
表现9高铝泳浣与硅酸盐水泥抗琉酸盐性能的比较
溶液
硅酸挂水泥
高蛤水泥
4周
12周
24周
5%N急SO,
0.018
0.070
」44
0.320
无能账
5%MgSO4
0.018
0.054
0・250
0.910
无膨胀
5%（NHJ：
SO4
0.100
3,800
■；
破乐
破耳
高铝水泥对碳酸和稀酸也有很好的稳定性。
硬化水泥浆体中存在铝胶
可能是耐酸性好的原因，当PH值约大于4时，铝胶才从铝酸盐溶液中沉淀出来，因此，在PH值降至4以下之前，硬化水泥浆体在酸溶液中不再溶解。
2碳化
铝酸钙水化物的碳酸盐化方程可写成：
CaO,AhO.*10H2O+CO2—CaCO3+2A1（OH）3+7H2O3CaO•AI4%•6HQ+3c（%—>
3CaC03+2A!
（OH）3+3H,（）
3抗碱性
与正常碳化不同，碱存在下的碳化将严重削弱高铝水泥的胶黏性。
K£
O&
+CAHiq—OCOs+KQ*A1K%+IOH。
2K;
C（）34-C2AHti-~~*-2CaCO3+K£
O•Al2（h+2KOH4-7H.（）
*A1Q3+CO?
+3HQ—*KaCO3+A]3O3•3H?
碳酸钾又与水化铝酸钙相作用，如此周而复始，最后使水化铝酸钙变成碳酸钙和AW,弁析出大量水，使孔隙率增加，强度下降。
4高铝水泥的总水化热为450〜500J/g,与硅酸盐水泥相近。
但
高铝水泥在24h内（20C）水化热达70%〜90%而硅酸盐会腻相应仅放出25%〜50%这不仅表示高铝水泥水化硬化快，而且使它具有在0C也能正
常硬化的特性。
5密度、容积密度
高铝水泥的密度为3.20〜3.25g/cm3,松散容积密度为1.00〜1.30g/cm3,紧密容积密度为1.60〜2.00g/cm3.
6耐热性
高铝水泥具有一定的耐高温性能，如干燥的高铝水泥混凝土在900C
下还有原始强度额70%在1300c尚保留53%勺原始强度。
普通高铝水泥浇注料在中温（800〜1200C）下因结合水脱水U^缩，强度下降，1300c开
始烧结，限制了其使用温度（＜1300C）
注：
CA-50是指该铝酸盐水泥中氧化铝含量为50%
参考文献：
《特种水泥》胡曙光等编著1999年02月第一版281
页至295页
CA50-G6水泥介绍
CA50-G6的主要矿物成份为铝酸一钙（CA）,二铝酸一钙（CA2）和少量的七铝酸十二钙（C12A）,钙黄长石（C2AS）以及少量的钙钛石（CT）,铁酸二钙（C2F）。
其中（CA）矿物水化速度快，凝结正常，具有快硬、早强的特点。
而CA水化速度较缓慢，但后期强度增长较大。
这种水泥的三天抗压强度可达到最大强度的90溢右。
因此，其品质标准中以一、三天的抗压、抗折强度来确定它的品位。
铝酸盐水泥具有较好的耐高温性能，在较高温度下仍能保持较高强度，弁且随CA含量的增加，其耐高温性也提高，因此，它适合用作配制各种耐火浇注料的结合剂。
根据采用不同品位的耐火骨料，可配制出使用温度在1400c以下的耐火浇注料。
铝酸盐水泥早期强度虽然发挥较快，但它有一个缺陷，是长期强度下降，其原因是它的水化物CAM）,C2AH品系都不稳定，但会逐渐转化为稳定的GAH,在转化过程中强度下降，晶型的转化速度与强度下降率，均与环境温度和湿度有极大关系。
在35C饱和湿度下，28天可完成转化，强度下降至最低值。
而在温度低于20c的干燥条件下，转化速度非常缓
慢。
因此铝酸盐水泥不很适合单独使用于建筑工程上，若需采用时，应按GB201中附录所规定的注意事项进行。
根据铝酸盐水泥这一缺陷，水泥工作者研究利用其优点，克服缺点，研制出各种改性的铝酸盐水泥衍生产品系列，诸如自应力水泥，膨胀水泥,
中国耐材之窗网2006
建筑用石膏铝酸盐水泥，不收缩不透水水泥，快硬高强铝酸盐水泥，特快硬调凝铝酸盐水泥等，这些特殊性能的铝酸盐水泥适用于抢修，抢建，防渗，堵漏，抗硫酸盐浸蚀，军事工程和冬季施工等特殊需要的工程，根据特殊工程的需要，本产品对上述品种中几种衍生产品，能组织生产与供应。
《铝酸盐水泥化学组成及分类》
年11月28日
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